1、高硅鑄鋁合金鍍前浸鋅工藝的研究(1哈爾濱工業(yè)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系哈爾濱150001(2廣州市二輕工業(yè)研究所廣州510170李寧1黃曉梅1黎德育1袁國(guó)偉2梁國(guó)柱2摘要研究了高硅儔拓合金浸鋅過(guò)程中浸鋅層表面黑暗程度(明度隨浸鋅時(shí)間的變化、膜重增量隨浸鋅時(shí)間的變化、膜重增量與浸鋅液溫度的關(guān)系.井通過(guò)SFJ4觀察了隨浸鋅時(shí)間的增加,鋅晶核的析出與成長(zhǎng)的過(guò)程.結(jié)果發(fā)現(xiàn)浸辭液能夠溶解鋁舍全部分組織,并在鋁表面遣成孔洞,這種孔洞對(duì)鍍層起著錨鏈作用.并發(fā)現(xiàn)拓合金表面孔洞的均勻分散的以及細(xì)小鋅晶粒的高度彌散是得到良好結(jié)合力的前提.關(guān)鍵詞高硅鋁合金浸鋅結(jié)合力1前言在上一篇論文中,我們討論了浸鋅溶液的組成和操作規(guī)范對(duì)鑄鋁

2、件與鍍層之間結(jié)合力的影響I。I,并明確了配方3、4能獲得結(jié)合力良好的鍍層,特別是4號(hào)浸鋅液滿足汽車(chē)鋁輪毅對(duì)鍍鎳層結(jié)合力的要求。為了深入了解鋅合金在浸鋅時(shí)置換析出的過(guò)程,本文在確定了能滿足汽車(chē)鋁輪轂浸鋅液的基礎(chǔ)之上,以浸鋅時(shí)間為自變量,用白度顏色測(cè)定儀測(cè)定了浸鋅過(guò)程中明度的變化;用增重法測(cè)定了時(shí)間與膜重增量的關(guān)系及溫度與膜重增量的關(guān)系;用掃描電鏡觀察了浸鋅層表面形貌的變化及鍍層表面形貌,通過(guò)不同授鋅時(shí)間的SEM照片,結(jié)果發(fā)現(xiàn)浸鋅液能夠溶解鋁合金表面的部分合金組織,造成壇口狀孔洞,浸鋅的的過(guò)程也是孔洞向縱深發(fā)展的過(guò)程。認(rèn)為這種壇口狀孔洞對(duì)鍍層起著錨鏈作用,能夠起到提高結(jié)合力舳作用.2實(shí)驗(yàn)部分21實(shí)

3、驗(yàn)材料本實(shí)驗(yàn)所用材料見(jiàn)鋁輪轂鍍前浸鋅液與浸鋅過(guò)程I I l>。22實(shí)驗(yàn)設(shè)備(I杭州輕通儀器廠制造的YQ.Z-48A型白度顏色測(cè)定儀;(2日本日立公司產(chǎn)S-570型掃描電鏡;23工藝流程及條件工藝流程及條件見(jiàn)鋁輪轂鍍前浸鋅液與浸鋅過(guò)程的研究I I1,依據(jù)參考文獻(xiàn)l以及作者的前期研究的結(jié)果忡I,經(jīng)過(guò)一系列實(shí)驗(yàn),得到了結(jié)合力最好浸鋅液如表I,利用這種浸鋅液進(jìn)行各項(xiàng)性能指標(biāo)的研究.表1浸鋅溶液的配方及工藝條件NaOH/g。L+140ZnO/gL。14NiCl2幢L11.5添加劑A/gL12混合絡(luò)合劑B,gL475NaNOJgL12HF,mLL。5溫度時(shí)間b室溫第一次60s,第=次30s 2.4測(cè)

4、試方法(1明度的測(cè)試方法見(jiàn)鋁輪毅鍍前浸鋅液與浸鋅過(guò)程的研究I1。(2膜重增量的測(cè)試方法:膜重按GB9792-88測(cè)定。3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論3.1浸鋅過(guò)程中時(shí)間與胰重增量的關(guān)系浸鋅過(guò)程中時(shí)間與膜重增量的關(guān)系如圖I所示:由圖I可知,在浸鋅開(kāi)始階段,膜重增量隨時(shí)間的增加而增加,40s時(shí)達(dá)到晟大值,之后,膜重增量隨時(shí)間的增加而減小。在0-40s之間,成膜速度大于溶膜速度,膜重增量增加,40s以后,溶膜303速度大于成膜速度,膜重增量減小.3.2浸鋅過(guò)程中時(shí)間與明度的關(guān)系浸鋅過(guò)程中時(shí)問(wèn)與明度的關(guān)系如圖2E 亨E刪磐1瑚:型圖I浸鋅過(guò)程中時(shí)間與膜重增量的關(guān)系圖l浸鋅過(guò)程中時(shí)間與明度的關(guān)系由圖I可知,明度隨浸鋅

5、時(shí)間的增加而減小,40s 時(shí)達(dá)到最低點(diǎn),隨后,又出現(xiàn)上升趨勢(shì)。同時(shí)對(duì)應(yīng)的目視觀察也發(fā)現(xiàn),在浸鋅開(kāi)始的頭40s內(nèi),隨時(shí)間的增加,浸鋅層的表面由淺灰色逐漸變成深灰色。在浸鋅時(shí)問(wèn)超過(guò)40s后,顏色由深灰色逐漸變成淺浸鋅過(guò)程中不同時(shí)間對(duì)應(yīng)的浸鋅層的微觀形貌如圖5?；疑?。這種變化趨勢(shì)與明度變化的趨勢(shì)相吻合,明度的下降過(guò)程對(duì)應(yīng)著鋅沉積層中鋅晶粒增長(zhǎng)、表面析光度的下降過(guò)程。明度下降到一定程度以后的升高對(duì)應(yīng)著鋅晶粒的溶解變小、表面析光度上升的過(guò)程。33浸鋅過(guò)程中溫度與膜重增量的關(guān)系浸鋅過(guò)程中溫度與膜重增量的關(guān)系如圖4所不2時(shí)間/s圖4浸鋅過(guò)程中溫度與膜重增量的關(guān)系由圖4可知,浸鋅溫度對(duì)膜重的影響非常大。從圖中

6、可知,在15.28"C之間,浸鋅時(shí)間一定時(shí),膜重隨溫度的升高而增加,說(shuō)明在此溫度范圍內(nèi),鋅舍金析出的速度隨溫度的增加而增加,鋅合金的置換反應(yīng)隨溫度的升高而加快。當(dāng)溫度高于28"C時(shí),膜重隨時(shí)間的增加而減少。從生產(chǎn)效率以及浸鋅膜質(zhì)量等方面考慮,最適宜的浸鋅溫度為20-30'C。34浸鋅過(guò)程中時(shí)間對(duì)浸鋅層微觀形貌的影響及鍍鎳層的微觀形貌圖5.1出光后,浸鋅前圖5-2第一次浸鋅los后圖5-3第一次浸鋅20s后圖5-4第一次浸鋅30s后304642086420,暑p -山,嘟鲆刪醚圖5-5第一次浸鋅40s后圖5.6第一次浸鋅50s后圖57第一次浸鋅60s后圖5.8退、鋅l

7、Os后圖5-9第二次浸鋅lOs后圖5.10第二次浸鋅20s后圖5.11第二次浸鋅30s后圖5.12第二次浸鋅40s后圖5。13第二次浸鋅50s后圖5.14第二次浸鋅60s后圖5浸鋅過(guò)程中不同時(shí)間對(duì)應(yīng)的浸鋅層微觀形貌從圖5可以看出,第一次浸鋅后,晶粒之間仍緊密,最終得到了完整的浸鋅層。有未變化的鋁表面區(qū)域,其鋅酸鹽膜結(jié)構(gòu)成網(wǎng)狀,不連續(xù)分布,鋅晶粒尺寸在0,2.1.O.tm范圍內(nèi),浸鋅層較粗糙、多孔、不均勻。采用濃硝酸(50%中進(jìn)行部分退鋅處理后,所暴露出來(lái)的表面對(duì)于二次浸鋅及其它金屬的沉積提供了良好的條件,硝酸溶解掉后在鋁上留有一層暗膜,暗膜中散在著細(xì)小的鋅晶粒。認(rèn)為這種表面的暗膜有阻礙鋅離子放

8、電的作用,使鋅離子的還原能力減緩,散在的細(xì)小的鋅晶粒具有第二次浸鋅過(guò)程中的晶核作用,使得鋅的晶粒的分布比第一次浸鋅得到的更均勻、細(xì)致、結(jié)合力測(cè)試結(jié)果也證明,第一次浸鋅60s.第二次浸鋅30s能獲得良好的鍍層,圖6為電鍍后鐮層的表面形貌。圖6電鍍鎳層表面形貌305通過(guò)以上一系列測(cè)試,確定了浸鋅時(shí)問(wèn)為第一次浸鋅60s,第二次浸鋅30s晟合適。結(jié)合上一篇論文巾的8種浸鋅液的SEM照片,以及結(jié)合力的測(cè)試結(jié)果,確認(rèn)要得到好的結(jié)合力的關(guān)鍵是沒(méi)鋅層的鋅品粒細(xì)小、分散均勻、覆蓋度高.通過(guò)不同浸辭時(shí)間的SEM照片,發(fā)現(xiàn)浸鋅液能夠溶解鋁臺(tái)金表面的部分臺(tái)金組織,造成孔洞,浸鋅的的過(guò)程也是孔向縱深發(fā)展的過(guò)程。認(rèn)為這種

9、孔澗黌十鍍層起著錨鏈作用,能夠起到提高結(jié)臺(tái)力的作用。4結(jié)論(1浸鋅最適宜溫度為20-30"C。第一次浸鋅60s,第二次浸鋅30s得到的浸鋅層質(zhì)量最好.(2發(fā)現(xiàn)浸鋅液能夠溶解鋁合金表面的部分合金組織,造成孔洞,浸鋅的的過(guò)程也是孔向縱深發(fā)展的過(guò)程。這種孔洞對(duì)鍍層起著錨鏈作用,能夠起到提高結(jié)合力的作用參考文獻(xiàn)i黃曉梅,李寧,黎德育.鋁輪教鍍前浸鋅液的研究(待發(fā)表2下愛(ài)榮.鋁及其舍金預(yù)處理新工藝.電鍍與涂飾.2001.20(2:42.433白禎遐.鑄鋁件鍍錫IJl.電鍍與精飾,1999,21 (3:35.364關(guān)穎中.ZLl04鑄鋁化學(xué)鍍鎳IJl.材料保護(hù),200134(4:4645Will

10、iams,Barry.Gyanide containing pretreatment pracesses for plating on aluminum its alloys Are they really necessary?IcI.Proceeadilg罩oftheAESFAnnual TechnicalCon如eence1999.24:533-5396Pearson TWake S.Verbesserungen bei der Vorbehandlung VOH Aluminium als Substratfuerdie galvanische AbscheidungIJl.Galvan

11、otechnik, 20帥,91(1I:305430617Anon.Trevorpearson ofmprovments in the pretreatment ofAluminum as asubstrute for ElectrodepositionlJI.Trans IMF,1997,75(38Nin Wei Chin.Effects ofimmersion zincation to the electroless nickel undet一-bump materials in microelectronics paekagingCI.Proceedings ofthe Electron

12、ic Packaging Technology Conference,1998, 8(10:89-949E.Stoyanova,D.Stoychev.Electrochemicalaspects ofthe immersion treatment of aluminium IJI.J.Applied EIectrochemistry1997,27:685690 10李寧,黎德育.鋁上次浸鋅工藝的開(kāi)發(fā)IJI.電鍍與涂飾,2001,20(3:17-20鋅壓鑄件表面處理技術(shù)控制要點(diǎn)(浙江省瑞安市機(jī)電工業(yè)總公司研究所325200陳天玉摘要本文對(duì)鋅合空壓鑄件(簡(jiǎn)稱鋅壓鑄件在表面處理中易出現(xiàn)的問(wèn)題:諸如起泡、過(guò)腐蝕等進(jìn)行了系統(tǒng)性詳細(xì)的闡述,適宜采取的溶液配方和5-藝條件進(jìn)行了推薦與理論分析.包括機(jī)械拋磨、除蠟、除油、化學(xué)與電解拋光、予鍍、裝飾性與功能鍍層、表面轉(zhuǎn)化屢等,最后介紹7退鍍I藝.1前言鋅合金壓鑄榫由于采用模具熱壓鑄,可以適用大批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的零件,因而得到廣泛的應(yīng)用。但是,鋅合金性能活潑,既不耐酸又